專利名稱：便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及檢定儀器，更具體地說是三坐標測量機的精度檢定儀器。
背景技術：
現(xiàn)代機械制造與加工工業(yè)正向更精密、快速、自動化與高效率的方向發(fā)展，三坐標測量 機正是應此需求而誕生的一種大型精密智能儀器，可以廣泛應用在機械制造、科學儀器制造、 電子工業(yè)、汽車工業(yè)以及航天和國防工業(yè)等各部門。但是目前的低效率、檢驗繁復、代價高 昂的三坐標測量機標定方法卻在一定程度上限制了它的推廣應用，尤其在為數(shù)眾多的中小企 業(yè)中的運用更受到影響。目前，對于三坐標測量機的校正大致分為兩種方式 一種是用高精度儀器測量校正規(guī)程 中的受檢項目來完成校正工作，所使用儀器通常包括雙頻激光干涉儀、自動光電準直儀、電 感測微儀、直角尺、零級平尺等。這種方式校正結(jié)果精度高，可靠性高，但對于測量儀器、 量測人員的技術要求較高，校正工作費時費力，對大部分的坐標測量機用戶而言，用于校正 的儀器設備和校正費用高昂，另一種是使用標準器進行坐標測量機的校正工作，通過被校正 三坐標測量機測量標準器，如精密塊規(guī)、步距規(guī)、球端棒、球板或球錐等來完成校正工作， 該方法簡便、快捷，較為適合一般用戶，但是其校正工作本身并不符合國際標準IS010360-2 之規(guī)范，標準器制造要求高，為了確保校正結(jié)果的可靠性，還必須對標準器定期或不定期實 施鑒定檢驗。上述兩種方式的共同問題是校正工作繁復而不方便、校正儀器設備昂貴、校正成本高昂 校正費用高，這些問題的存在極大地限制了三坐標測量機的推廣與使用。實用新型內(nèi)容本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種便攜式三坐標測量機精 度自動檢定儀，實現(xiàn)三坐標測量機的可靠、方便、快捷、低成本校正，為三坐標測量機的進 一歩推廣應用創(chuàng)造條件。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是-本實用新型的結(jié)構特點是在其結(jié)構設置上包括一球列板，由至少三個直徑相同的標準球定位于球列板上呈"一"字排布的等間距的球窩內(nèi)構成一維球列；一空間位置可調(diào)的直線導軌，在所述球列板的底部固定設置導軌滑塊，所述球列板通過 導軌滑塊與直線導軌滑動配合；
一固定直線導軌于被校測量機平臺上，并定位直線導軌在被校測量機平臺上的空間位置 的導軌支座，直線導軌設置在導軌支座上。 本實用新型的結(jié)構特點也在于導軌支座為單立柱支座，具有固定設置在被校測量機平臺上的底座、呈單立柱固定設置 在底座上的軸套，軸套內(nèi)套裝水平回轉(zhuǎn)軸，水平回轉(zhuǎn)軸與軸套在軸向上滑動配合，水平回轉(zhuǎn) 軸的頂端通過水平鉸鏈支撐導軌支架，導軌支架與水平回轉(zhuǎn)軸之間設置垂直回轉(zhuǎn)定位板；導 軌支架固定支撐在直線導軌的底部。與直線導軌平行設置由伺服電機驅(qū)動的絲杠，絲杠螺母通過連接板與球列板固定連接。標準球共有六個。與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、 本實用新型對于三坐標測量機的檢定是在準確測得球列中任意一對相鄰的標準球球 心距偏差、并以其作為標準量的條件下，通過對稱組合比較測量，并按最小二乘原理處理測 得值，便可得被測三坐標測量機空間點的誤差，方法簡便可靠。2、 本實用新型可以通過使用高精度的絲杠和伺服電機來驅(qū)動球列板，并由計算機控制 伺服電機，使滑塊按照一定的標準間距移動，實現(xiàn)自動化測量。3、 本實用新型通過導軌支座使直線導軌在空間的不同位置上得到調(diào)整，通過測量得到 在三坐標測量機測量空間范圍內(nèi)的位置誤差，并由此再按通用的數(shù)據(jù)分解方法，即可得到三 坐標測量機幾何結(jié)構的二十一項誤差。4、 本實用新型只需要利用已有的標準量塊等通用高精度測量器具，在檢定之前對任意 一對相鄰的標準球球心距進行實時檢測標定，若條件具備也可利用激光干涉儀等進行標定， 即可得到球列板的標準量。因此本實用新型不要求檢定裝置的長期穩(wěn)定性，也不需要標準測 試單位對裝置進行定期標定。5、 本實用新型造價低、標定范圍大，輕巧，便于攜帶。


圖l為本實用新型結(jié)構示意圖。圖2為本實用新型對稱組合比較測量示意圖。圖3為本實用新型測量過程中標準球心距標定原理圖。圖中標號l球列板、2直線導軌、3導軌支架、4底座、5標準球、6伺服電機、7絲杠、 8水平回轉(zhuǎn)軸、9軸套、IO垂直回轉(zhuǎn)定位板、ll球窩、12導軌滑塊、13水平鉸鏈、14絲杠 螺母、15連接板、16激光器、17參考鏡、18靶鏡、19電感測微儀。以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述
具體實施方式參見圖l、圖2，本實施例的結(jié)構設置包括一球列板1，由至少三個直徑相同的標準球5定位于球列板1上呈"一"字排布的等間 距的球窩ll內(nèi)構成一維球列；一空間位置可調(diào)的直線導軌2，在球列板1的底部固定設置導軌滑塊12，球列板1通過 導軌滑塊12與直線導軌2滑動配合；一固定直線導軌于被校測量機平臺上，并定位直線導軌2在被校測量機平臺上的空間位 置的導軌支座，直線導軌2設置在導軌支座上。圖l、圖2所示，具體實施中，導軌支座為單立柱支座，具有固定設置在被校測量機平 臺上的底座4、呈單立柱固定設置在底座4上的軸套9，軸套9內(nèi)套裝水平回轉(zhuǎn)軸8，水平 回轉(zhuǎn)軸8與軸套9在軸向上滑動配合，水平回轉(zhuǎn)軸8的頂端通過水平鉸鏈13支撐導軌支架 3，導軌支架3與水平回轉(zhuǎn)軸8之間設置垂直回轉(zhuǎn)定位板10，垂直回轉(zhuǎn)定位板10的定位角 度可達90度；導軌支架3固定支撐在直線導軌2的底部。為了實施自動控制，與直線導軌2平行設置由伺服電機6驅(qū)動的絲杠7，絲杠螺母14 通過連接板15與球列板1固定連接。本實施例中，標準球5共有六只，在球列板1上呈一字等距排布，六只標準球5構成五 個相鄰標準球的球間距，該球間距設置為20wm，需要其中一個標準間距作為標準量，以便 獲得其他高精度測量結(jié)果。為獲得標準間距，可以采用圖4所示的已有方法進行標定，包括利用激光器16、參考 鏡17、耙鏡18和電感測微儀19等裝備，測得任一相鄰兩只標準球之間的高精度標準間距。 實際檢定中，也可使用標準量塊和高精度電感測微儀等組成的組合測量裝置進行標定。球列板1是通過伺服電機6由絲杠7驅(qū)動沿直線導軌2自由移動，微驅(qū)動定位精度為 圖3所示的測量過程可實現(xiàn)一維球列對稱聯(lián)系組合精度檢定。在此基礎上，通過水平 回轉(zhuǎn)軸8的360度回轉(zhuǎn)、水平回轉(zhuǎn)軸8在軸套9內(nèi)的上下移動，以及垂直回轉(zhuǎn)定位板10使 球列板1在垂直平面內(nèi)的90度旋轉(zhuǎn)，使直線導軌2在空間位置上得到不同的調(diào)整，通過測 量得到在三坐標測量機測量空間范圍內(nèi)的位置誤差，并由此再按通用的數(shù)據(jù)分解方法，即可 得到三坐標測量機幾何結(jié)構的二十一項誤差。整個測量過程可以由計算機按預先設置的過程控制伺服電機實現(xiàn)自動控制，實現(xiàn)整個測 量過程的自動化。參見圖3，設置六只標準球總的球心距為100ww，球列板1在直線導軌2上按照圖3 所示的步驟進行移動測量，球列板每次移動一個球心距，即20wm, —個測量過程移動五次，
球列板移動100wm，可測得空間距離為50()ww的范圍內(nèi)的測量誤差。測量原理如下設三坐標測量機測量空間中被測直線上有一系列測得間距為20附m的20個點，這些測 量值均有誤差，令/。，/,.....,/2。分別為各點到起始點o點測量值丄。,相對實際值丄,的修正值，即丄,=Z。,+/,(/ = 1,2,...20)。球列上有六只球，令A。,/L,....../15分別為球心1',2'，3',4',5'與球心0'相應間距對公稱值(25xJ)的修正值，貝lj有^. =4,+義,(7' = 1,2，....,5)。根據(jù)測量過程和最小二乘原理列出并求解方程，可以得到下式+丄(-3a,, - flu - o13 - M + a22 + a23 + <324 - a3l - o4l - a5l) ' 6/, 2 =2^ 24an — 13t/l2 - 7a13 -4a14 — 27a2l +a22 —2a23 +4a24—脂3| +9a32 +9a —19a41 +3a42 — 16a51) /13 =3/1) +*(—32au — 3a12 -9a13 -化4 — 29a2l -9a22 +2a23 +4a24 —38% —a32 +7a33 _21a41 +13a42 —24a5l)/, 4 = 4^ +i(_5an -4ci14 - 5a21 -a2.3 +a24 _5ci3l -a32 +a33 -6a41 +a42 - 3fl51 ' 6A,5 =H - - _ 3, _fl41 - a51其中， 是/^義,的函數(shù)，為己知量，通過上式可以看出，如將A作為標準量，則其它 的球距偏差也可求得。同理，也可以分別獲得以A,A,^，人為己知量的方程式。在后續(xù)工作 中進一歩對測量結(jié)果進行精度分析即可。
權利要求1、便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀，其特征是結(jié)構設置包括一球列板(1)，由至少三個直徑相同的標準球(5)定位于球列板(1)上呈“一”字排布的等間距的球窩(11)內(nèi)構成一維球列；一空間位置可調(diào)的直線導軌(2)，在所述球列板(1)的底部固定設置導軌滑塊(12)，所述球列板(1)通過導軌滑塊(12)與直線導軌(2)滑動配合；一固定直線導軌(2)于被校測量機平臺上，并定位直線導軌(2)在被校測量機平臺上的空間位置的導軌支座，直線導軌(2)設置在導軌支座上。
2、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀，其特征是所述導軌支 座為單立柱支座，具有固定設置在被校測量機平臺上的底座(4)、呈單立柱固定設置在底座(4) 上的軸套(9)，軸套(9)內(nèi)套裝水平回轉(zhuǎn)軸(8)，水平回轉(zhuǎn)軸(8)與軸套(9)在軸 向上滑動配合，水平回轉(zhuǎn)軸(8)的頂端通過水平鉸鏈(13)支撐導軌支架(3)，在導軌支 架(3)與水平回轉(zhuǎn)軸(8)之間設置垂直回轉(zhuǎn)定位板(10);導軌支架(3)固定支撐在直線 導軌(2)的底部。
3、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀，其特征是與所述直線 導軌(2)平行設置由伺服電機(6)驅(qū)動的絲杠(7)，絲杠螺母(14)通過連接板(15)與 球列板(1)固定連接。
4、 根據(jù)權利要求1所述的便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀，其特征是所述標準球(5) 共有六個。
專利摘要便攜式三坐標測量機精度自動檢定儀，其特征是結(jié)構設置包括一球列板，由至少三個直徑相同的標準球定位于球列板上呈“一”字排布的等間距的球窩內(nèi)構成一維球列；一空間位置可調(diào)的直線導軌，在球列板的底部固定設置導軌滑塊，球列板通過導軌滑塊與直線導軌滑動配合；一固定直線導軌于被校測量機平臺上，并定位直線導軌在被校測量機平臺上的空間位置的導軌支座，直線導軌設置在導軌支座上。本實用新型可以實現(xiàn)三坐標測量機的可靠、方便、快捷、低成本校正，為三坐標測量機的進一步推廣應用創(chuàng)造條件。
文檔編號G01B5/008GK201014951SQ200720033249
公開日2008年1月30日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權日2007年1月10日
發(fā)明者剛 徐, 李光珂, 費業(yè)泰, 陳寶剛 申請人:合肥工業(yè)大學